我眼中的SAML (Security Assertion Markup Language)

约定不等于承诺〃 2022-06-05 07:15 125阅读 0赞

提到SAML (Security Assertion Markup Language), 很多人都会联想到单点登录SSO。那么Saml到底是什么，它跟sso到底有什么联系？这里给大家分享一下我在读完了saml差不多全部规范之后的一些心得。希望给saml入门者一些帮助。 我并不想详细介绍每个xml节点怎么写。大家可以参考标准规范。 看了这篇随笔，相信如果万一哪天你要做saml， 你也不会害怕了。

# Saml是什么 #

首先，saml是一种xml格式的语言。 翻译过来大概叫 安全断言（标记）语言。  这里有两个点： 第一是“安全”， 第二是“断言(assertion)”。  用人话翻译saml就是 用安全的方式表达断言一种语言。

先看它的核心概念“断言”。  断言是什么？  就是做出判断的语言。比如一句话： 小明是超级管理员。 这就是一个断言。再来一个例子：小红没有权限读取根目录。这也是一个断言。  这种“做出判断的语句”我们在很多场合都需要用到。  比如你在网上尝试登陆一个服务的时候， 这个服务需要知道你是不是合法的用户。 这个时候如果你能提供一个“安全，可靠，可信任”的断言：“小明有权登陆XX服务”， 那么这个服务就知道你合法了， 于是就能为你提供服务了。  这个例子比较抽象，但基本上能表达断言在实际用例中的作用了。 实际上saml的大部分用例就在于证明你是谁，你拥有什么权限等等了。 saml中大部分主要内容也都是类似于：你是谁， 你有什么。。等等这些简单的语句。 详细内容后面会介绍。

接下来第二个概念就是“安全”了。  你能提供一个断言， 别人能不能假冒你提供一个断言从而骗取服务端的信任呢？ 另外服务端为什么会信任你给的断言呢？ 这就涉及到安全的问题了。为了防止断言被假冒，篡改。saml中加入了安全措施。 当然现今能抵御假冒，篡改，重放攻击的利器就是公钥-私钥系统了。  通过给断言加上签名和加密，再结合数字证书系统就确保了saml不受攻击。

在很多sso的场合中， 都支持saml登陆。 这就是saml最多的一个应用场景。  作用相当于大家熟知的OpenID，和Oauth等等。

好了，说完了大体的概念，就来程序员最喜欢的硬菜了。

# 从技术的角度看saml。 #

saml迄今为止有两个广泛应用的标准， Saml 1.1 和Saml 2.0

为了尝鲜，大家先看两个saml的例子， 看个样子即可，不用阅读内容，给你1分钟， 看完赶紧回来接着看这里哦：

[http://en.wikipedia.org/wiki/SAML\_1.1][http_en.wikipedia.org_wiki_SAML_1.1]

[http://en.wikipedia.org/wiki/SAML\_2.0][http_en.wikipedia.org_wiki_SAML_2.0]

恩，很好， 你已经知道saml大概长什么样了。   saml1.1和saml2.0 是同一个标准的两个版本， 他们在逻辑概念或者对象结构上大致相当， 只是在一些细节上有所差异。 这两个版本不兼容。 另外1.1比2.0要简单许多。  所以下面在讲逻辑结构的时候一般不区分这两个版本，除非特别说明的地方。

我猜你一定喜欢下面这种图：

![08152159-3efb7078cfad4e158faf9a00e7a5f027.png][]

这张图取自：  [https://www.oasis-open.org/committees/download.php/11511/sstc-saml-tech-overview-2.0-draft-03.pdf][https_www.oasis-open.org_committees_download.php_11511_sstc-saml-tech-overview-2.0-draft-03.pdf]

这是saml2.0的一个极其简单的应用场景.  如果你不嫌烦的话，我来解释一下这个图：

图上共有三个角色， 1，SP， 服务提供者。 2， Idp，认证用户并生成断言。 3，就是用户你了， client。

首先， 你（client）是idp的注册用户， 它有你的用户名和密码，它可以认证你就是你。 其次， SP和Idp两者会被各自的域管理员设置为相互信任对方。并且双方都持有对方的公钥。这是配置好的。第三，有一天，你需要访问sp提供的某个服务，但是sp并不认识你，也没有你的用户名和密码因此不能认证你。 于是就发生了上图所示的8个步骤：

1. 你去访问sp的某个受保护资源，比如浏览器打开： http://www.apc.com/resource1.aspx.

2. sp发现你是新来的，没有认证信息。当然不能给你这个页面内容了。 他就会生成一个 saml的认证请求数据包（当然是saml格式的）。把这个请求放在一个html的form的一个隐藏的域中，把这个html form返回给你。 这个form后面有一句javascript自动提交这个form。 二而form的action地址就是 提前配置好的 idp上的一个地址。

saml认证请求的数据包可能是这个样子的：

==========

<samlp:AuthnRequest
        xmlns:samlp="urn:oasis:names:tc:SAML:2.0:protocol"
        xmlns:saml="urn:oasis:names:tc:SAML:2.0:assertion"
        ID="aaf23196-1773-2113-474a-fe114412ab72"
        Version="2.0"
        IssueInstant="2004-12-05T09:21:59"
        AssertionConsumerServiceIndex="0"
        AttributeConsumingServiceIndex="0">
        <saml:Issuer>https://sp.example.com/SAML2</saml:Issuer>
        <samlp:NameIDPolicy
          AllowCreate="true"
          Format="urn:oasis:names:tc:SAML:2.0:nameid-format:transient"/>
      </samlp:AuthnRequest>

==========

而返回的html from内容大概设这个样子的：它包含了上面的数据包作为其中一个hidden的值。

=============================

<form method="post" action="https://idp.example.org/SAML2/SSO/POST" ...>
        <input type="hidden" name="SAMLRequest" value="<samlp:AuthnRequest>.......... </samlp:authnreques>" />
        ... other input parameter....
        <input type="submit" value="Submit" />
    
    </form>
    
    <javascript>
    document.form[0].submit();// 后面紧跟一句类似这样的提交代码.
    </javascript>

=============================

这些代码一部分是复制过来的， 有些是我现写的， 大家领会意思即可，不要在意那些细节。

3. 上面的form会被javascript自动提交到idp的某个地址。

4. idp也需要认证你， 于是返回给你一个认证的页面， 可能使用用户名密码认证，也可以使用ntlm认证等等一切可以认证你的方式。 因为idp保存有你的用户名和密码。

5. 同上一步，也是认证你的一个过程。

6. idp在认证你之后。觉得你合法， 于是就为你生成一些断言， 证明你是谁，你有什么权限等等。 并用自己的私钥签名。 然后包装成一个response格式，放在form里返回给你。

断言的格式大概如下：

=============

<saml:Assertion
       xmlns:saml="urn:oasis:names:tc:SAML:2.0:assertion"
       xmlns:xs="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"
       xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
       ID="b07b804c-7c29-ea16-7300-4f3d6f7928ac"
       Version="2.0"
       IssueInstant="2004-12-05T09:22:05">
       <saml:Issuer>https://idp.example.org/SAML2</saml:Issuer>
       <ds:Signature
         xmlns:ds="http://www.w3.org/2000/09/xmldsig#">...</ds:Signature>
       <saml:Subject>
    ..........
       </saml:Subject>
       <saml:Conditions
    .........
       </saml:Conditions>
       <saml:AuthnStatement
         AuthnInstant="2004-12-05T09:22:00"
         SessionIndex="b07b804c-7c29-ea16-7300-4f3d6f7928ac">
         <saml:AuthnContext>
           <saml:AuthnContextClassRef>
             urn:oasis:names:tc:SAML:2.0:ac:classes:PasswordProtectedTransport
          </saml:AuthnContextClassRef>
         </saml:AuthnContext>
       </saml:AuthnStatement>
       <saml:AttributeStatement>
         <saml:Attribute
           xmlns:x500="urn:oasis:names:tc:SAML:2.0:profiles:attribute:X500"
           x500:Encoding="LDAP"
           NameFormat="urn:oasis:names:tc:SAML:2.0:attrname-format:uri"
           Name="urn:oid:1.3.6.1.4.1.5923.1.1.1.1"
           FriendlyName="eduPersonAffiliation">
           <saml:AttributeValue
             xsi:type="xs:string">member</saml:AttributeValue>
           <saml:AttributeValue
             xsi:type="xs:string">staff</saml:AttributeValue>
         </saml:Attribute>
       </saml:AttributeStatement>
     </saml:Assertion>

=============

其中authnstatement认证语句表示你认证成功了。subject表示你是谁。而attributestatement表示你有哪些属性。 还有一个授权语句上面例子中没有。

Response语句大概如下：

============================

<samlp:Response
        xmlns:samlp="urn:oasis:names:tc:SAML:2.0:protocol"
        xmlns:saml="urn:oasis:names:tc:SAML:2.0:assertion"
        ID="identifier_2"
        InResponseTo="identifier_1"
        Version="2.0"
        IssueInstant="2004-12-05T09:22:05"
        Destination="https://sp.example.com/SAML2/SSO/POST">
        <saml:Issuer>https://idp.example.org/SAML2</saml:Issuer>
        <samlp:Status>
          <samlp:StatusCode
            Value="urn:oasis:names:tc:SAML:2.0:status:Success"/>
        </samlp:Status>
        <saml:Assertion
     xmlns:saml="urn:oasis:names:tc:SAML:2.0:assertion"
     ID="identifier_3"
     Version="2.0"
     IssueInstant="2004-12-05T09:22:05">
          <saml:Issuer>https://idp.example.org/SAML2</saml:Issuer>
          
         ....................
        </saml:Assertion>
      </samlp:Response>

============================

正如上面第2步一样，它也会把response包装在一个form里面返回给你，并自动提交给 sp的某个地址。

===========

<javascript>
    document.form[0].submit();// 后面紧跟一句类似这样的提交代码.
    </javascript>

===========

7. 于是就到了第7步， 这个form被javascript自动提交到sp了。

8. sp读到form提交上来的 断言。 并通过idp的公钥验证了断言的签名。 于是信任了断言。 知道你是idp的合法用户了。 所以就最终给你返回了你最初请求的页面了。  http://www.apc.com/resource1.aspx.

好了一个最简单的saml用例就讲完了。 你可以看到其中几乎所有的步骤都可以自动完成，用户在第一步访问资源之后，就看到浏览器再自动跳转，自己不需要操作什么，几秒钟过后，资源就访问成功了。

到这里， 相信saml在你心目中的形象一定跟家立体了。  如果你还有兴趣就继续往下看吧.

上面是“远观”， 下面我们走近。

# 先看saml标准的结构： #

![08160015-9f46e47d6e69426db793a2a038a166c1.png][]

此图出自： [https://www.oasis-open.org/committees/download.php/11511/sstc-saml-tech-overview-2.0-draft-03.pdf][https_www.oasis-open.org_committees_download.php_11511_sstc-saml-tech-overview-2.0-draft-03.pdf]

saml标准从内到外 可以分为上图的4个层次：

1. Assertion。 断言。 规定了断言的xml结构， 例如：

==============

<saml:Assertion>

..............

</saml:Assertion?

==============

它规定了，这个assertion节点到底该怎么写， 其实就是这个节点的schema。 按照这个规定写出来的assertion别人才能认识。

2. Protocols。协议。它规定了如何请求（samlrequest）和回复(samlresponse )saml消息，其中当然包含assertion的消息。比如：

===============

<samlp:AuthnRequest>

............

</samlp:AuthnRequest>

还有：

<samlp:Response>

..............

</samlp:Response>

===============

它规定了怎么发送这些请求消息，和回复消息的结构。 这样sp，idp之间才能通信。

3. 绑定。  上面两点都是规定了静态结构。 具体这些消息怎么发送呢。 就是用什么协议来承载这些smal消息呢。就是绑定出马了。 最常用的就是http或者soap消息。  把上面的saml消息通过http或者soap消息来传输。 这样sp和idp就能通信了。  saml1.1只支持 http的soap绑定。 而saml2.0支持更多的绑定。 有兴趣自己阅读标准。   这里需要强调的是， 你可能已经想到了，那就是这个绑定其实不重要。 只要saml消息本身是完整的可靠的，下层用什么协议传输不重要。  对。 saml标准规定的绑定只是一种标准实现。  saml的消息可以绑定到任何协议上， 只要sp和idp实现协商好就行了。  这里面应用最广泛的恐怕要算saml的wss绑定了。 用在微软的一系列产品里面。 包括sharepoint online的登陆授权， windows azure登陆，以及windows store的登陆授权等等。  微软自己在ws-trust和ws-secure协议上传输了saml消息。  这恐怕是saml标准以外用的最多的绑定了。

4. Profile， 这个单词我实在不知道翻译成啥好，所以就写原文把。 我个人喜欢把它叫做一套配置，或者叫解决方案。 它规定了某些场景下一整套saml认证的细节和步骤。 比如， 它规定了比较著名的SSO方案。 就是如何用saml实现sso的一整套配置和详细步骤。  概念就是这样。  同上， 上面的绑定都不确定，所以这个profile就更自由了。 你可以使用任何自己定义的profile，只要你们自己协商好就行了。

恩好吧， 先到这吧。大体结构已经出来了。 后续我可能会再分享一下有趣或者有坑的地方。 欢迎大家访问我的个人独立博客交流学习： http://byNeil.com

附上saml协议标准地址：

[https://www.oasis-open.org/committees/download.php/3406/oasis-sstc-saml-core-1.1.pdf][https_www.oasis-open.org_committees_download.php_3406_oasis-sstc-saml-core-1.1.pdf]

[http://docs.oasis-open.org/security/saml/v2.0/saml-core-2.0-os.pdf][http_docs.oasis-open.org_security_saml_v2.0_saml-core-2.0-os.pdf]

[http_en.wikipedia.org_wiki_SAML_1.1]: http://en.wikipedia.org/wiki/SAML_1.1
[http_en.wikipedia.org_wiki_SAML_2.0]: http://en.wikipedia.org/wiki/SAML_2.0
[08152159-3efb7078cfad4e158faf9a00e7a5f027.png]: /images/20220605/0cd76ca52f1944e18ccec9408a58bb75.png
[https_www.oasis-open.org_committees_download.php_11511_sstc-saml-tech-overview-2.0-draft-03.pdf]: https://www.oasis-open.org/committees/download.php/11511/sstc-saml-tech-overview-2.0-draft-03.pdf
[08160015-9f46e47d6e69426db793a2a038a166c1.png]: /images/20220605/4714216ff26c49e3b2307259b8109fa2.png
[https_www.oasis-open.org_committees_download.php_3406_oasis-sstc-saml-core-1.1.pdf]: https://www.oasis-open.org/committees/download.php/3406/oasis-sstc-saml-core-1.1.pdf
[http_docs.oasis-open.org_security_saml_v2.0_saml-core-2.0-os.pdf]: http://docs.oasis-open.org/security/saml/v2.0/saml-core-2.0-os.pdf